機械制造工藝學PPT.ppt

1、機械制造工藝學,授課教師：楊 軍,5.1 零件制造的工藝過程,第5章 機械加工工藝規(guī)程的制定,5.1.1 生產(chǎn)過程,生產(chǎn)過程： 制造機器或零部件所經(jīng)歷的勞動過程（相互關聯(lián)）的總和。 包括 產(chǎn)品設計、生產(chǎn)準備、原材料的運輸和保管、毛坯制造、機械加工、熱處理、裝配和調(diào)試、檢驗和試車、噴漆和包裝等子過程。,實質(zhì)：將原材料轉變?yōu)楫a(chǎn)品的全過程,5.1.2 工藝過程,機械加工工藝過程（工藝路線或工藝流程）： 采用機械加工方法，直接改變原材料或毛坯的形狀、尺寸、表面質(zhì)量、性能等，使之變?yōu)楹细窳慵倪^程。,鑄造、鍛造、沖壓、焊接工藝過程 熱處理工藝過程 機械加工工藝過程 裝配工藝過程等。,裝配工藝過程：將零件

2、裝配成部件或產(chǎn)品的過程。,5.1.1 工藝過程的組成,機械加工工藝過程是由若干個依次排列的工序組成。 工序又可分為安裝、工位、工步和走刀。,（1）工序 一個（或一組）工人在一個固定的工作地點對一個（或同時對幾個）工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過程。 工序是組成工藝過程的基本單元。工人、工作地和工件 三不變加上連續(xù)完成是構成工序的四個要素。,工序數(shù)目和工藝過程的確定與零件的技術要求、零件的數(shù)量和現(xiàn)有工藝條件等有關，如階梯軸零件的加工。 小批量生產(chǎn)：五個工序。 大批量生產(chǎn)：七個工序（工序1和工序2均可分為兩個序）。,小批量生產(chǎn)的工藝過程,單件小批生產(chǎn)的工藝過程,（2)工步 指在被加工表面、切削刀具和

3、切削用量（僅限切削速度和進給 量，不含背吃刀量）均保持不變的情況下完成的那部分工序。 工步是工序的組成單位。 有時為提高生產(chǎn)率，常用幾把刀具同時分別加工幾個表面，該工步稱為復合工步。,(3)走刀 在切削用量和切削刀具不變的條件下，刀具在加工表面上切削一次所完成的內(nèi)容。 走刀是構成工藝過程的最小單元。,(4)安裝 工件經(jīng)一次裝夾后所完成的那部分加工過程。 裝夾：加工前使工件在機床或夾具中相對刀具確定正確的加工位置并給予固定的過程。 在一個工序中應盡量減少安裝次數(shù)，以免增加輔助時間,提高生產(chǎn)效率，減少安裝誤差。,(5)工位 工件在一次安裝中，在機床上占據(jù)每一個位置所連續(xù)完成的那部分工序。,為了減少

4、工件的安裝次數(shù), 提高生產(chǎn)效率，常采用多 工位夾具或多軸（或多工 位）機床，使工件在一次 安裝后先后經(jīng)過若干個不 同位置順次進行加工。,工序、安裝、工位、工步和走刀之間的關系如下：,5.1.2.2.生產(chǎn)類型對工藝過程的影響,生產(chǎn)類型是指產(chǎn)品生產(chǎn)的專業(yè)化程度，可按產(chǎn)品的年生 產(chǎn)綱領來劃分。 生產(chǎn)綱領 N = Q n (1+a) (1+b) 式中 Q產(chǎn)品的年產(chǎn)量； n單臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)量； a廢品率，以百分數(shù)計； b備品率，以百分數(shù)計。,根據(jù)生產(chǎn)綱領和產(chǎn)品本身的大小及結構復雜性，產(chǎn)品的制造可分為三種生產(chǎn)類型,三種生產(chǎn)類型： 1、單件生產(chǎn),2、成批生產(chǎn),3、大量生產(chǎn),單個地生產(chǎn)不同結構、不同尺寸的

5、產(chǎn)品，且很少重復的生產(chǎn)。如重型機械、大型船舶制造、新產(chǎn)品試制等。,一年中分批地制造相同產(chǎn)品，且周期性地重復生產(chǎn)，如機床制造等。根據(jù)產(chǎn)品特征及批量大小，又分為小批、中 批和大批生產(chǎn)三種。,產(chǎn)品數(shù)量很大，大多數(shù)工作地點經(jīng)常按照一定的節(jié)拍重復地進行某一種零件的某一道工序的加工，稱為大量生產(chǎn)。如 汽車、洗衣機、軸承等生產(chǎn)。,表5.2 各種生產(chǎn)類型的工藝過程的主要特點,5.2 工藝規(guī)程的作用及設計步驟 工藝規(guī)程： 規(guī)定產(chǎn)品或零部件制造工藝過程和操作方法等的工藝文件。包括各個工序的排列順序，加工尺寸、公差及技術要求，工藝裝備及工藝措施，切削用量及工時定額、工人等級等。,常用的機械加工工藝規(guī)程有以下三種形式

6、：,5.2.1 工藝規(guī)程的格式,（1）機械加工工藝過程卡片（過程卡） 以工序為單位，主要列出零件加工的工藝路線和工序內(nèi) 容的概況，指導零件加工的流向。在單件小批生產(chǎn)中，通 常不編制較詳細的工藝文件，而以這種卡片指導生產(chǎn)。,表5.3 工藝過程綜合卡片,（2）機械加工工藝卡片 以工序為單位，除詳細說明零件加工過程，還具體表示 各工序、工步的順序和內(nèi)容。是指導工人操作和生產(chǎn)管理 主要工藝文件，用于成批生產(chǎn)零件和小批生產(chǎn)的重要零件。,表5.4 機械加工工藝卡片,（3）機械加工工序卡片 根據(jù)每一道工序制定的，詳細地標識該工序的加 工表面、工序尺寸及公差、定位基準、裝夾方式、 刀具、工藝參數(shù)等信息，繪有工

7、序簡圖和工藝內(nèi)容 的符號，是指導工人操作的重要工藝文件。主要用 于大批量生產(chǎn)或成批生產(chǎn)中較重要的零件。 表5.5 機械加工工序卡片,表5.5 機械加工工序卡片,合理的工藝規(guī)程是依據(jù)工藝理論和必要的工藝實驗及實踐制訂出來的。 其作用有： （1）是指導生產(chǎn)的主要技術文件 （2）是生產(chǎn)組織和生產(chǎn)管理工作的依據(jù) （3）是保證產(chǎn)品質(zhì)量，穩(wěn)定生產(chǎn)秩序的重要工藝文件 （4）是新建、擴建或改建機械制造工廠或車間的主要技術資料,5.2.2 工藝規(guī)程的作用,5.2.3 工藝規(guī)程設計的步驟 工藝規(guī)程設計所需的原始資料：,（1）產(chǎn)品裝配圖、零件圖； （2）產(chǎn)品驗收質(zhì)量標準； （3）產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領及生產(chǎn)批量； （4）毛

8、坯材料與毛坯生產(chǎn)條件； （5）制造廠的生產(chǎn)條件，包括機床設備、工藝裝備的規(guī) 格性能及使用狀況，工人技術水平以及自制工藝裝 備能力、能源狀況等資料； （6）工藝規(guī)程、工藝裝備設計所用設計手冊和有關標準； （7）國內(nèi)外先進制造技術資料等。,1 ）分析和研究零件工作圖和產(chǎn)品裝配圖； 2 ）工藝審查； 3 ）根據(jù)零件的生產(chǎn)綱領確定零件的生產(chǎn)類型； 4 ）確定毛坯種類； 5 ）擬定零件加工的工藝路線 ； 6 ）確定各工序所用機床設備、工藝裝備等； 7 ）確定各工序的加工余量、計算工序尺寸和公差； 8 ）確定各工序的技術要求和檢驗方法； 9 ）確定各工序的切削用量和工時定額； 10) 編制工藝文件。,工藝

9、規(guī)程設計的內(nèi)容和步驟：,.工藝規(guī)程的設計原則,(1) 質(zhì)量第一原則,(2) 效益優(yōu)先原則,(3) 效率爭先原則,5.3 定位基準的選擇 基準：在零件圖上或實際的零件上，用來確定一些點、線、面位置時所依據(jù)的那些點、線、面。,5.3.1 基準的分類（按用途） 5.3.1.1 設計基準 定義：設計人員在零件圖上標注尺寸或相互位置關系時所依據(jù)的那些點、線、面。圖a、c。 圖(a)的C面和 OO中心線。,（1） 工序基準 在工序圖上用來標注 被加工表面加工后的尺寸（工序尺寸）和 相互位置關系時所依據(jù)的那些點、線、面 圖(b)的A面(l4) （2） 定位基準 工件在機床上加工時，在工件上用 以確定被加工表

10、面相對機床、夾具、 刀具位置的那些點、線、面。 圖(c)的d的軸心線O 定位基準表示方法：V（指向定位面）。,5.3.1.2 工藝基準（制造基準） 定義：零件在加工或裝配過程所使用的基準。,5.3.1.2 工藝基準（制造基準）,（2） 定位基準 a.粗基準和精基準(p134) 粗基準：以工件上未加工過的表面（毛面）進行定位的基準。 錯誤理解：粗加工用的基準。 不準確定義（教材p134)：第一道工序所用的定位基準肯定是粗基準，但粗基準并非只用于第一道工序。 舉例。 精基準：以工件上已加工過的表面進行定位的基準。 錯誤理解：精加工用的基準。 舉例。,5.3.1.2 工藝基準（制造基準）,（2） 定

11、位基準 a.粗基準和精基準 b.輔助基準： 在零件的裝配和使用過程中無用處，僅僅為了零件的加工方便而設置的基準。 舉例：頂尖孔 工藝孔等。 選擇定位基準的一般方法從零件上有相互位置精度要求的表面間去尋找。 選擇定位基準的目的保證零件各加工表面之間以及加工表面與不加工表面之間的相互位置精度。,（3）測量基準 工件上用以測量已加工表面位置時所依據(jù)的那些點、線、面。 教材圖5.3(a) (d)。圖5.3 (a)的C面，圖5.3 (c)的D的母線F （4）裝配基準 裝配時用來確定零件或部件在機器中的位置時所依據(jù)的那些點、線、面。 教材上的例子。,5.3.1.2 工藝基準（制造基準）,基準分類歸納如下：

12、,5.3.2 工件的裝夾與獲得加工精度的方法 5.3.2.1 工件的裝夾 (1) 直接找正定位的裝夾 將工件直接放在機床上，操作工人用百分表、劃線盤、直角尺等工具對被加工表面進行找正，確定工件在機床上相對刀具的正確加工位置后再夾緊。 應用：單件、小批生產(chǎn)或相互位置精度要求很高的零件加工。 缺點：找正困難、費時，找正精度取決于工人的經(jīng)驗與量具精度。,5.3.2 工件的裝夾與獲得加工精度的方法 5.3.2.1 工件的裝夾 (2) 按劃線找正裝夾 工件在切削加工前，預先在毛坯表面上劃出要加工表面的輪廓線，然后按所劃的線將工件在機床上找正、夾緊。 缺點：增加了劃線工序，裝夾精度低（0.20.5mm）。

13、 應用：單件、小批生產(chǎn)和形狀復雜的大型鑄件或鍛件的機械加工 舉例：木工劃墨線。,5.3.2 工件的裝夾與獲得加工精度的方法 5.3.2.1 工件的裝夾 (3) 在夾具中裝夾 采用夾具對工件進行定位和夾緊。夾具固定在機床上。工件在夾具上固定以后自動獲得了相對刀具的正確加工位置。 應用： 成批生產(chǎn)和 大量生產(chǎn)。 特點： 定位夾緊方便、 迅速、精度高 且穩(wěn)定。,5.3.2 工件的裝夾與獲得加工精度的方法 5.3.2.2 獲得加工精度的方法 (1) 機械加工中獲得工件尺寸精度的方法 試切法 試切測量再試切再測量切削。 定尺寸刀具法 用具有一定尺寸精度的刀具來保證工件被加工部位的精度。 舉例：鉆頭、擴孔

14、鉆、鉸刀、鍵槽銑刀等。 調(diào)整法 利用機床上的定程裝置或預先調(diào)整好的刀架，使刀具相對于機床或夾具達到一定的位置精度，然后加工一批工件。 舉例：銑臺階。 自動控制法 采用一定的裝置，在工件達到要求的尺寸時，自動停止加工。 a 自動測量 自動測量工件尺寸裝置。 b 數(shù)字控制 步進馬達、滾動絲杠螺母副及數(shù)字控制裝置(編程)。,5.3.2 工件的裝夾與獲得加工精度的方法 5.3.2.2 獲得加工精度的方法 (2) 機械加工中獲得工件形狀精度的方法 軌跡法 利用切削運動中刀尖的運動軌跡形成被加工表面的形狀。 形狀精度主要取決于成形運動精度。 成形法 利用成形刀具刀刃的幾何形狀切削出工件的形狀。 形狀精度主

15、要取決于成形刀具刀刃的形狀精度與刀具的裝夾精度 展成法(范成法) 利用刀具和工件作展成運動時，刀刃在被加工表面上的包絡面形成 成形 表面。 形狀精度主要取決于機床展成運動的傳動鏈精度與刀具的制造精度 舉例：齒輪加工。,5.3.3 定位基準的選擇 定位基準選擇得正確與否是關系到工藝路線和夾具結構設計是否合理的主要因素之一，并將影響工件的加工精度、生產(chǎn)率和加工成本。 5.3.3.1 精基準的選擇,主要應保證加工精度和裝夾方便、準確、可靠。 選擇精基準一般應遵循以下原則： 1）基準重合原則 盡量選擇設計(工序)基準為定位基準。 舉例：教材圖5.7(a),2）基準統(tǒng)一原則 盡可能使各工序的定位基準相同

16、。 舉例： 軸類， 兩頂尖孔； 齒輪， 內(nèi)孔端面； 箱體， 一面兩孔。,3）互為基準原則 當兩個表面位置精度要求高時，互為基準， 反復加工。 舉例：套筒類零件，內(nèi)孔和外圓； 4）自為基準原則 選擇加工表面本身為基準，使加工余量小而均 勻，以保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率。 舉例：浮動鉸刀精鉸孔。 5）使工件裝夾穩(wěn)定可靠、夾具結構簡單原則 選擇面積大、精度高、粗糙度低的表面為基準。 舉例：箱體和支架類，裝配基準（底面）。教材圖5.8 A面。,5）使工件裝夾穩(wěn)定可靠、夾具結構簡單原則 選擇面積大、精度高、粗糙度低的表面為基準。 舉例：箱體和支架類，裝配基準（底面）。教材圖5.8 A面。,在保證得到所選精

17、基準的前提下確定粗基準。 選擇粗基準一般應遵循以下原則： 1）合理分配加工余量的原則（選擇重要表 面為粗基準） 舉例：機床床身的加工。教材圖5.9,5.3.3 定位基準的選擇 5.3.3.2 粗基準的選擇 教材錯誤：“零件加工的第一道工序” （不一定僅僅為第一道工序）。,2）選擇應選擇與加工表面有相互位置精度 要求的不加工面為粗基準 舉例：教材圖5.10,3）便于工件裝夾原則 應選擇比較平整、光滑、有 足夠大面積的表面為粗基準 能使工件裝夾安全、可靠， 誤差小。 4）同一方向上粗基準 不得重復使用,5.4 工藝路線的擬定,5.4.1 零件各表面加工方法與使用設備的選擇 5.4.1.1 加工方法

18、的選擇 （1）各種加工方法的經(jīng)濟加工精度和粗糙度 不同的加工方法，用途不同，能達到的精度和表面粗糙度也不同。 加工誤差與加工成本的關系：教材圖5.11 段：加工精度很高，加工成本也很高（極限加工精度）； 段：加工精度要求很低，加工成本較低（最低成本極限）； 段：加工誤差與加工成本成反比。 結論：在、 段加工不經(jīng)濟；而在 段可較經(jīng)濟地達到一定的加工精度。 某種加工方法的經(jīng)濟精度/經(jīng)濟表面粗糙度在正常的加工條件（包括完好的機床設備、必要的工藝裝備、標準的工人技術等級、標準的耗用時間和生產(chǎn)費用）下所能達到的加工精度（即段的精度范圍）/經(jīng)濟表面粗糙度。,加工成本與加工精度的關系,5.4.1.1 加工方

19、法的選擇 （2）加工方法與加工方案的選擇 零件結構形狀雖多種多樣，但都是由基本表面組合而成。 同一種表面又有不同的加工方案，一般選擇原則如下： 根據(jù)加工表面技術要求，盡量采用經(jīng)濟加工精度方案進行加工 合理的加工方案：a. 能穩(wěn)定可靠地達到零件圖紙的要求。 b.生產(chǎn)率和加工成本是最經(jīng)濟合理的。 表5.7 外圓表面常用加工方案及其能達到的經(jīng)濟精度和表面粗糙度。 表5.8 內(nèi)孔表面常用加工方案及其能達到的經(jīng)濟精度和表面粗糙度。 表5.9 平面常用加工方案及其能達到的經(jīng)濟精度和表面粗糙度。,（2）加工方法與加工方案的選擇 根據(jù)生產(chǎn)類型（即考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟性），確定加工方法 單件小批生產(chǎn): 采用通用設備

20、、通用工藝和一般加工方法。 大批、大量生產(chǎn)：采用專用高效設備和專用工藝裝備。 考慮現(xiàn)有技術條件和設備，確定加工方案 【例題5.1】, 根據(jù)被加工材料性質(zhì)（如硬度、強度等）、零件的結構、形狀及尺寸大小 等 ，確定加工方法 舉例： 淬火鋼磨削；有色金屬金剛镋或高速精密車削。 旋轉對稱類零件車削、磨削（外圓、內(nèi)孔）； 平面銑削、刨削、磨削（平面磨床）。,5.4.1 零件各表面加工方法與使用設備的選擇 5.4.1.1 加工設備的選擇,機床尺寸規(guī)格與工件的形體尺寸相適應； 精度等級與本工序加工要求相適應； 電機功率、剛度和工作參數(shù)與最合理的切削用量相適應； 自動化程度和生產(chǎn)效率與生產(chǎn)類型相適應。,工藝裝

21、備直接影響加工精度、生產(chǎn)效率和制 造成本。中小批條件下可選用通用工藝裝備； 大批大量生產(chǎn)中可考慮制造專用工藝裝備。 機床和工藝裝備的選擇不僅要考慮投資的當 前效益，還要考慮產(chǎn)品改型及轉產(chǎn)的可能性， 應使其具有足夠的柔性。,5.4.2 加工階段的劃分,（1）粗加工階段 去除各表面大部分余量，關鍵是提高生產(chǎn)率 （2）半精加工階段 次要表面達到要求，為主要表面的精加工作準備 （3）精加工階段 各主要表面達到零件圖紙規(guī)定的質(zhì)量要求 （4）光整加工階段 主要用于高精度、小粗糙度要求的表面,劃分加工階段的主要目的 ：,（1）保證加工質(zhì)量 粗加工余量大，較大夾緊力、切削力、切削熱，工件 產(chǎn)生較大變形和加工誤

22、差，通過半精、精加工逐步糾正,（2）合理使用設備 有利于按照不同要求選不同精度、剛性、功率的機床,（3）便于安排熱處理工序 熱處理常穿插在加工階段之間，也便于組織生產(chǎn),（4）及時發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷 以決定零件的報廢或修補，避免盲目加工造成的浪費,5.4.3 工序的劃分,劃分工序時有兩個不同原則，即工序集中和工序分散,工序集中多個工步集中在一個工序內(nèi)完成(加工內(nèi)容多，工序數(shù)量少) 特點： （1）可減少工件裝夾次數(shù)，易于保證位置精度。 （2）工序數(shù)少，減少了設備數(shù)量、操作工人和 生產(chǎn)面積。 （3）可采用高效專用設備、工藝裝備，提高加 工精度和生產(chǎn)率。 （4）工藝裝備復雜、設備的一次性投資大。,工序分散

23、將少數(shù)幾個工步安排在一個工序內(nèi)完成(加工內(nèi)容少，工序 數(shù)量多，工藝路線長)。 特點： (1) 設備、工裝比較簡單，調(diào)整、維護方便，生產(chǎn)準 備工作量少。 (2) 每道工序的加工內(nèi)容少，便于選擇最合理 的切削用量，對操作工人的技術水平要求不高。 （3）工序數(shù)量多，設備數(shù)量多、操作人員多、占 用生產(chǎn)面積大。,工序集中分散各有所長，工序集中優(yōu)點較多， 現(xiàn)代生產(chǎn)的發(fā)展趨于工序集中。,5.4.3 工序的劃分,5.4.4 工序順序的安排,（1）機械加工順序的安排 1）先基準后其它 2）先平面后孔 3）先主后次 4）先粗后精,（2）熱處理及表面處理工序的安排 1）預備熱處理 退火和正火: 切削加工 粗加工之前

24、或后 大型復雜鑄件：自然時效粗加工自然時效 消除應力 調(diào)質(zhì): 粗加工后半精加工前 2）最終熱處理 淬火 半精加工后精加工前 滲碳 半精加工后精加工前 滲氮 半精加工或精加工后 電鍍與氧化 工藝過程最后,（3）其它工序的安排 1）檢驗工序 粗加工結束后； 重要工序前后； 轉向另車間前后； 全部加工結束后 2）去除毛刺 3）特種檢驗 無損探傷、平衡試驗 4）表面處理 表面涂層、鍍層、發(fā)藍 5）洗滌防銹,5.5 加工余量的確定,5.5.1. 加工余量的概念 加工余量從毛坯表面切除的材料層厚度。 工序余量每道工序切除的材料層厚度。,總余量Z0與工序余量Zi 的關系： 單邊余量 對于非對稱表面，其加工余

25、量用單邊余量 Zb 表示 Zb =la-lb,外圓表面 2 Zb =da-db ， 內(nèi)圓表面 2 Zb =Db-Da,雙邊余量 對于外圓、內(nèi)圓等對稱表面加工余量用雙邊余量2Zb表示,Zmax= la (lb Tb)= Zb + Tb Zmin =( la Ta ) lb= Zb Ta 工序余量變動范圍 Tz = ZmaxZmin = Tb + Ta,由于各工序尺寸都有偏差，故實際切除的余量是變化的。 工序余量又分為公稱余量Zb、最大余量Zmax、最小余量Zmin 工序尺寸公差一般按“入體原則”標注。 對于被包容面，上偏差為0，其最大尺寸 就是基本尺寸。 本工序的公稱余量 Zb =la-lb,對

26、于包容尺寸（孔徑、槽寬），下偏差為0，其最小尺寸 就是基本尺寸。 本工序的公稱余量 Zb =lb-la,Zmax= (lb +Tb) la= Zb + Tb Zmin = lb (la +Ta) = Zb Ta 工序余量變動范圍 Tz = ZmaxZmin = Tb + Ta,1）上工序留下的表面粗糙度值Ra 和表面缺陷層深度Ha 本工序必須把上工序留下的表面粗糙度和表面缺陷層 全部切去，因此本工序余量必須包括這兩項因素。 2）上工序的尺寸公差Ta 上工序加工表面存在形狀誤差， 如平面度、圓柱度、錐度等， 其總和不超過Ta ，為使本工序 能切去這些誤差，工序余量應包括Ta項。,5.5.2 影響

27、加工余量的因素,3）Ta值沒有包括的上工序留下的空間位置誤差 ea,工件上有些形位誤差未包括在加工表面工序尺寸公差范圍之內(nèi),在確定加工余量時，須考慮它們的影響，否則將無法去除上工序留下的表面缺陷層。,4）本工序的裝夾誤差 b 如果本工序存在裝夾誤差（定位誤差、夾緊誤差）， 在確定本工序加工余量時還應考慮b的影響。 ea與b都是向量，要用矢量相加所得矢量和的模進 行余量計算。,各因素的綜合影響,（ 3 ） 加工余量的確定 1）計算法 掌握影響加工余量的各種因素具體數(shù)據(jù)的條件下， 計算法比較科學，但目前統(tǒng)計資料較少。 2）經(jīng)驗估計法 為避免出現(xiàn)廢品，估計余量一般偏大，用于單件小 批生產(chǎn)。 3）查表

28、法 以生產(chǎn)實踐和實驗研究為基礎制成數(shù)據(jù)表格，查表 并結合實際情況加以修正。查表法確定加工余量， 方法簡便，較接近實際，應用廣泛。,尺寸鏈：由相互聯(lián)系、按一定順序首尾相接構成的封 閉尺寸圖形叫作尺寸鏈。,5.6 尺寸鏈,5.6.1 尺寸鏈的概念,A1和A2是在加工過程中直接獲得，尺寸A0是間接保證的， A1、A2 和A0構成一個封閉的尺寸組，都叫尺寸鏈的環(huán)。,環(huán)：構成尺寸鏈的每一個尺寸，如A1、A2、 A0； 環(huán)的分類： 組成環(huán)：加工過程中直接獲得的尺寸。如A1、A2是組成環(huán)； 封閉環(huán)（終結環(huán)）：間接獲得的尺寸。如A0為封閉環(huán)； 組成環(huán)的分類： 增環(huán)：它增大將使封閉環(huán)隨之增大的組成環(huán)，如A2為增

29、環(huán)； 減環(huán)：它增大反使封閉環(huán)隨之減小的組成環(huán)，如A1為減環(huán)。,幾個尺寸鏈術語的基本概念：,環(huán)：構成尺寸鏈的每一個尺寸，如A1、A2、 A0； 組成環(huán)的分類： 增環(huán)：它增大將使封閉環(huán)隨之增大的組成環(huán)，如A2為增環(huán)； 減環(huán)：它增大反使封閉環(huán)隨之減小的組成環(huán)，如A1為減環(huán)。,同一個尺寸鏈的各個環(huán)用同一個字母表示，如A1、A2、 A0， 下標1、2、表示組成環(huán)的序號,下標0( )表示封閉環(huán)。,尺寸鏈的表示方法：,封閉環(huán)、組成環(huán)的判斷方法： 根據(jù)定義。,增、減環(huán)的判斷方法： a、根據(jù)定義； b、順著尺寸鏈的一個方向，向著尺寸線的終端畫箭頭，則與封閉環(huán)同向的組成環(huán)為減環(huán)（在字母上加），與封閉環(huán)反向的組成環(huán)

30、為增環(huán)（在字母上加）。,(1)根據(jù)尺寸鏈的用途不同分為工藝尺寸鏈和裝配尺寸鏈 工藝尺寸鏈由單個零件在加工過程中的相關尺寸組成 的尺寸鏈；,5.6 尺寸鏈,5.6.2 尺寸鏈的分類,(1)根據(jù)尺寸鏈的用途不同分為工藝尺寸鏈和裝配尺寸鏈 裝配尺寸鏈由在機器設計和裝配過程中各相關零部件間相互聯(lián)系的尺寸或位置關系所組成的尺寸鏈。,5.6 尺寸鏈,5.6.2 尺寸鏈的分類,(2)按尺寸鏈在空間分布的位置關系，分為線性尺寸鏈、平面尺寸鏈(圖5.17)和空間尺寸鏈。在尺寸鏈中，以線性尺寸鏈即全部組成環(huán)平行于封閉環(huán)的尺寸鏈用得最多 。,5.6 尺寸鏈,5.6.2 尺寸鏈的分類,(2)按尺寸鏈在空間分布的位置關

31、系，分為線性尺寸鏈、平面尺寸鏈(圖5.17)和空間尺寸鏈。在尺寸鏈中，以線性尺寸鏈即全部組成環(huán)平行于封閉環(huán)的尺寸鏈用得最多 。,5.6 尺寸鏈,5.6.2 尺寸鏈的分類,5.6 尺寸鏈,5.6.2 尺寸鏈的分類,(3)按尺寸鏈各環(huán)的幾何特征，分為長度尺寸鏈和角度尺寸鏈(圖5.18)。,5.6 尺寸鏈,5.6.2 尺寸鏈的分類,(4)按尺寸鏈之間的相互聯(lián)系，分為獨立尺寸鏈和并聯(lián)尺寸鏈(多個尺寸鏈之間有公共環(huán)，圖5.19) 。,5.6.3 尺寸鏈計算的基本公式,1 基本計算公式如下： a)封閉環(huán)的基本尺寸等于增環(huán)的基本尺寸之和減去減環(huán) 的基本尺寸之和，即,b)封閉環(huán)的最大極限尺寸等于增環(huán)最大極限尺

32、寸之和減 去減環(huán)最小極限尺寸之和，即,c)封閉環(huán)的最小極限尺寸等于增環(huán)最小極限尺寸之和減 去減環(huán)最大極限尺寸之和，即,5.6.3.1 極值法(極大極小法),d)封閉環(huán)的上偏差等于增環(huán)上偏差之和減去減環(huán)下偏差之 和 ，即,e)封閉環(huán)的下偏差等于增環(huán)下偏差之和減去減環(huán)上偏差之 和 ，即,f)封閉環(huán)的公差等于各組成環(huán)公差之和，即,g)封閉環(huán)的誤差等于各組成環(huán)誤差之和，即,h)封閉環(huán)的平均尺寸等于增環(huán)平均尺寸之和減去減環(huán)平均尺寸之和 ，即,i)封閉環(huán)的中間(平均)偏差等于增環(huán)中間(平均)偏差之和減去減環(huán)中間(平均)偏差之和 ，即,平均尺寸AM最大尺寸和最小尺寸的平均值。,中間(平均)偏差BM公差帶中點

33、(即平均尺寸AM)偏離基 本尺寸的大小。,封閉環(huán)的公差比任何一個組成環(huán)的公差都大，應盡量選 擇最不重要的尺寸作封閉環(huán)。 為減小封閉環(huán)公差，應盡量減少組成環(huán)數(shù)目及其公差。 封閉環(huán)公差一定時，減少組成環(huán)數(shù)目可放大各組成環(huán)公差，使其加工容易。,計算尺寸鏈時，常遇到三種類型的問題： 1）已知全部組成環(huán)的極限尺寸，求封閉環(huán)基本尺寸及 公差，稱為“正計算” ，結果唯一。 2）已知封閉環(huán)的極限尺寸，求各組成環(huán)的極限尺寸，稱為“反計算” 。通常在制定工藝規(guī)程時，由于基準不重合而需要進行的尺寸換算屬于這類計算，結果不唯一，需優(yōu)化計算。 3）已知封閉環(huán)的極限尺寸和部分組成環(huán)的極限尺寸，求其它組成環(huán)的極限尺寸，稱為

34、“中間計算” 。,5.6.3 尺寸鏈計算的基本公式,2 解決尺寸鏈反計算問題的方法 a)按等公差原則分配封閉環(huán)公差，即使各組成環(huán)公差相等，其大小為,5.6.3.1 極值法(極大極小法),等公差原則計算簡單，但當各環(huán)加工難易程度、尺寸大小不一樣時，規(guī)定各組成環(huán)公差相等不合理。,b)按等精度原則分配封閉環(huán)公差，即使各組成環(huán)精度相等，其大小為,等精度原則在工藝上是合理的，但計算較復雜。,5.6.3 尺寸鏈計算的基本公式,2 解決尺寸鏈反計算問題的方法 c)利用協(xié)調(diào)環(huán)(相依尺寸)分配封閉環(huán)公差(相依尺寸公差法)。 協(xié)調(diào)環(huán)容易加工或容易測量或受限制少的組成環(huán)。 協(xié)調(diào)環(huán)的作用：協(xié)調(diào)封閉環(huán)和其它組成環(huán)的關系

35、，以保證這些難加工和不宜改變公差的組成環(huán)的公差。,將難加工、尺寸大的組成環(huán)，公差取大些。 與設計和工藝工作經(jīng)驗有關。,5.6.3.1 極值法(極大極小法),尺寸鏈計算的關鍵： 正確畫出尺寸鏈圖，找出封閉環(huán)，確定增環(huán)和減環(huán),作尺寸鏈圖 按照加工順序依次畫出各工序尺寸及零件 圖中要求的尺寸，形成一個封閉的圖形。 找封閉環(huán) 根據(jù)工藝過程，找出間接保證的尺寸A0 為 封閉環(huán)。 確定增環(huán)和減環(huán) 可用以下簡便的方法得到： 從封閉環(huán)開始，給每一個環(huán)畫出箭頭， 最后再回到封 閉環(huán)，像電流一樣形成回路。凡箭頭方向與封閉環(huán)方 向相反者為增環(huán)（如A2），箭頭方向與封閉環(huán)方向相 同者為減環(huán)（如A1）。,極值法計算尺寸

36、鏈舉例：,豎式算法,增環(huán)，基本尺寸、上下偏差照寫； 減環(huán)，反號，上下偏差對調(diào)。,5.6.3 尺寸鏈計算的基本公式,極值法解尺寸鏈的特點： 優(yōu)點：簡單、可靠。 缺點：當封閉環(huán)公差較小，環(huán)數(shù)較多時，組成環(huán)公差要求減小=加工困難，成本增加。 在實際生產(chǎn)中，工件的加工尺寸分布符合概率統(tǒng)計規(guī)律，即尺寸處于極值的概率小(零件數(shù)量少)，處于公差帶中部的概率大(零件數(shù)量多)，尤其是尺寸鏈中各組成環(huán)均出現(xiàn)極值的概率就更小。所以，封閉環(huán)的實際允許公差比按極值法計算出來的公差可放大很多（只有當各組成環(huán)的尺寸均處于極值時，才肯定會出現(xiàn)廢品）。 所以，采用概率法解尺寸鏈，可擴大組成環(huán)公差加工容易.,5.6.3.2 概率

37、法,5.6.3 尺寸鏈計算的基本公式,概率法的基本計算公式： 1)各環(huán)公差值的計算 尺寸鏈中的組成環(huán)和封閉環(huán)都是隨機變量。 隨機變量的特征數(shù)：算術平均值和均方根偏差。 算術平均值 一批零件的尺寸分布中心。 均方根偏差 一批零件實際的尺寸分布相對于算術平均值的偏離程度。,封閉環(huán)的均方根偏差 等于所有組成環(huán)的均方根偏差平方和的平方根，即,5.6.3.2 概率法,5.6.3 尺寸鏈計算的基本公式,概率法的基本計算公式： 1)各環(huán)公差值的計算 當尺寸鏈中各組成環(huán)為正態(tài)分布時，封閉環(huán)也一定是正態(tài)分布。 如果不存在系統(tǒng)誤差(機械加工中的原理誤差，機床、刀具、夾具、量具的制造誤差及調(diào)整誤差，工藝系統(tǒng)的靜力變

38、形、達到熱平衡階段的工藝系統(tǒng)熱變形等常值系統(tǒng)誤差和刀具的正常磨損、溫升階段的工藝系統(tǒng)熱變形等變值系統(tǒng)誤差等), 各組成環(huán)的分布中心與公差帶中心重合。,5.6.3.2 概率法,5.6.3 尺寸鏈計算的基本公式,概率法的基本計算公式： 1)各環(huán)公差值的計算 公差可取為,5.6.3.2 概率法,由此得,封閉環(huán)的公差等于所有組成環(huán)的公差平方和的平方根，即,5.6.3 尺寸鏈計算的基本公式,概率法的基本計算公式： 1)各環(huán)公差值的計算 由上式可以看出：當各組成環(huán)公差相等時，則各組成環(huán)的平均公差為,5.6.3.2 概率法,將此公式與用極值法按等公差原則得到的相應公式,比較發(fā)現(xiàn)： 若封閉環(huán)公差不變，則組成環(huán)

39、平均公差可擴大 倍加工容易； 若組成環(huán)公差不變，則封閉環(huán)平均公差可縮小 倍提高封閉環(huán)精度；,當各組成環(huán)為非正態(tài)分布時，需引入相對分布系數(shù)ki（表明各種尺寸分布曲線相對正態(tài)分布曲線的差別見149頁表5.11）, i= ki Ti/6。在尺寸鏈中，如果沒有一個組成環(huán)的尺寸分散過于大于其余各組成環(huán)，而且又不是過多偏離正態(tài)分布，則組成環(huán)數(shù)目足夠多時，封閉環(huán)一定為正態(tài)分布，即： 0=T0/6,同樣易得：,5.6.3.2 概率法,5.6.3.2 概率法,（2）算術平均值的計算 據(jù)概率原理知，封閉環(huán)的算術平均值 等于組成環(huán)算術平均值的代數(shù)和，即： 若各組成環(huán)的分布曲線為對稱分布，且分布中心與公差帶中點（平均

40、尺寸AM）重合，則算術平均值就等于平均尺寸。即：,5.6.3.2 概率法,將上式減去基本尺寸，得出 即封閉環(huán)的平均偏差等于增環(huán)的平均偏差之和與減去減環(huán)的平均偏差之和。與極值法相應的式子完全一樣。,若各組成環(huán)的分布曲線為非對稱分布時，算術平均值相對公差帶中點（平均尺寸）有一偏移量， 因 令 則 故 不對稱系數(shù)，見149頁表5.11。,5.6.3.2 概率法,（3）概率法的近似計算 用概率法計算尺寸鏈，需要知道各組成環(huán)的誤差分布情況及 和 的數(shù)值，如有現(xiàn)場統(tǒng)計資料或成熟的經(jīng)驗統(tǒng)計數(shù)據(jù)，便可進行計算，當缺乏這些資料時，只能假定的 、 值進行近似計算（假定各環(huán)分布曲線是對稱分布于公差值的全部范圍內(nèi)，即

41、（ 0）)，并取相同的分布系數(shù)平均值 （1.21.7)。 因此有： 然后可用算術平均值或中間偏差公式進行概率法近似計算， 且組成環(huán)越多，準確度就越高。,5.6.3.2 概率法,5.5.2 尺寸鏈計算方法,（例）已知一尺寸鏈，如圖151頁，各環(huán)尺寸為正態(tài)分布，廢品率 為0.27%。求封閉環(huán)公差值及公差帶分布。 解：因各組成環(huán)正態(tài)分布，故ki=kM=1。在尺寸鏈中，A0為封閉環(huán)， A1 、 A2為增環(huán)， A3 、 A4、 A5為減環(huán)。 各組成環(huán)公差為： T1=0.4, T2=0.5, T3=T4=T5=0.2; 各組成環(huán)的中間偏差： BMA1=(0.4+0)/2=0.2； BMA2=(0.3+(-

42、0.2)/2=0.05 ； BMA3=(0.2+0)/2=0.1 ； BMA4=(0.1+(-0.1)/2=0 ； BMA5=(0+(-0.2)/2=-0.1,封閉環(huán)公差為： 封閉環(huán)公差帶分布為： 即封閉環(huán)為： 尺寸偏差分布情況見右圖。 改用極值法計算則為：,確定工序尺寸一般方法,1）確定各工序加工余量； 2）從最終加工工序開始，即從設計尺寸開始，逐次加上（對于被包容面）或減去（對于包容面）每道工序的加工余量，可分別得到各工序的基本尺寸； 3）除最終加工工序取設計尺寸公差外，其余各工序按各自采用的加工方法所對應的加工經(jīng)濟精度確定工序尺寸公差； 4）除最終工序外其余各工序按“入體原則”標注工序尺

43、寸公差； 5）毛坯余量通常由毛坯圖給出，故第1工序余量由計算確定。,5.7 工序尺寸的確定,工序尺寸各工序所達到的尺寸（即工序圖上所標注的尺寸）。,5.7 工序尺寸的確定,5.7.1 用計算法確定工序尺寸 （1）經(jīng)過幾道工序加工所形成的表面的工序尺寸計算 例題5.7： 一平面經(jīng)粗加工、精加工和光整加工達零件規(guī)定尺寸和公差，求各工序尺寸。由于基準不變，可根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗或查手冊確定工序余量及公差后，可按工藝過程的順序由后向前逐步計算。,若查光整加工、精加工、粗加工的基本余量分別為 Z3、Z2、Z1 精加工、粗加工和毛坯公差分別為T2、T1、T0， 且零件要求尺寸為A3、T3（光整工序尺寸），則 精加

44、工工序尺寸 A2 A3 Z3 ；公差T2 粗加工工序尺寸 A1 A2 Z2 ；公差T1 毛坯尺寸 A0 A1 Z1 ；公差T0 鑄造和鍛造的毛坯都規(guī)定雙向標注， 但當計算毛坯尺寸時只取入體方向的偏差值T0。,（2）工序基準與設計基準不重合而引起的工序尺寸計算,（2）工序基準與設計基準不重合而引起的工序尺寸計算,（2）工序基準與設計基準不重合而引起的工序尺寸計算,（2）工序基準與設計基準不重合而引起的 工序尺寸計算,（3）從尚需繼續(xù)加工表面標注的工序尺寸計算,5.5.3 工序尺寸的確定,（3）從尚需繼續(xù)加工表面標注的工序尺寸計算,5.5.3 工序尺寸的確定,（3）從尚需繼續(xù)加工表面標注的工序尺寸計算,5.5.3 工序尺寸的確定,（4）對某表面進行加工，要同時保證多個設計尺寸的工序尺寸計算。,5.7 工序尺寸的確定,（4）對某表面進行加工，要同時保證多個設計尺寸